热喷涂粉尘理化特征及其浓度分布规律研究

发布时间：2017-12-06 23:07

本文关键词：热喷涂粉尘理化特征及其浓度分布规律研究

【摘要】：热喷涂技术,作为表面工程重要应用技术之一,被广泛应用于冶金、国防、化工、能源、机械制造等各个领域。但与此同时热喷涂工艺过程也会产生大量的热喷涂粉尘,这些粉尘不仅危害热喷涂作业人员身体健康,还会产生严重的环境问题。因此,研究热喷涂粉尘在车间内的扩散规律,分析车间环境因素对粉尘浓度分布的影响,对实现粉尘控制,减少粉尘危害具有重要意义。本文首先分析了热喷涂粉尘产生机理,并通过热喷涂现场采样实验,采用SEM、EDS、XPS等分析方法,对超音速火焰喷涂粉尘的质量浓度、粒径分布、微观形貌以及成分组成等理化特性进行了表征。基于其理化特征,对热喷涂粉尘潜在危害进行了分析。结果表明,在现有工艺条件下,车间粉尘浓度远远高于国家标准限值。热喷涂粉尘不仅含有多种毒性金属元素,还包含大量难以清除的超细颗粒物。其次,基于计算流体力学理论基础,以实际热喷涂车间为原型建立几何模型,采用流体仿真软件对热喷涂车间流场及温度场分布特性进行数值模拟分析,并通过与现场实测数据进行对比,验证数值模拟结果的准确性。研究结果表明:现有的通风方式下,车间气流分布较为复杂,在车间壁面以及风柱之间存在大量涡流。车间温度分布较为均匀,温度大小自热源处沿径向快速递减,高温区域较小。基于热喷涂粉尘理化特征及车间流场和温度场分布特性,分析了粉尘颗粒所受作用力及其运动方程。根据气固两相流理论基础,采用离散相模型,对热喷涂粉尘在车间内的扩散过程进行数值模拟,分析了热喷涂粉尘扩散规律以及气流速度对粉尘浓度分布的影响规律。结果表明:热喷涂粉尘颗粒产生后,首先沿径向扩散,然后在气流曳力的作用下,跟随气流一起运动。车间气流速度越大,高浓度粉尘区域范围越小,粉尘浓度越低。最后,采用现场实测的方法,分析了粉尘质量浓度沿程分布,通过与模拟结果对比分析,验证了数值模拟方法的可行性。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG174.4

【参考文献】

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1 陈举师;蒋仲安;王明;;破碎硐室粉尘质量浓度分布的数值模拟及实验[J];哈尔滨工业大学学报;2015年04期

2 蒋仲安;张中意;谭聪;罗俊峰;闫鹏;;基于数值模拟的综采工作面通风除尘风速优化[J];煤炭科学技术;2014年10期

3 白振霄;宁智;孙春华;付娟;;湍流通道内微粒受力对其输运特性的影响[J];内燃机学报;2014年04期

4 蔡宏图;江涛;周勇;;热喷涂技术的研究现状与发展趋势[J];装备制造技术;2014年06期

5 王鹏;白敏丽;吕继组;胡成志;王玉艳;;纳米流体圆管内的湍流流动特性[J];化工学报;2014年S1期

6 陈举师;蒋仲安;姜兰;;胶带输送巷道粉尘分布及其影响因素的实验研究[J];煤炭学报;2014年01期

7 陈举师;王毅;蒋仲安;;采场爆破烟尘浓度分布及扩散规律的数值模拟[J];煤炭学报;2013年S1期

8 国洪建;贾均红;张振宇;梁补女;林小军;;热喷涂技术的研究进展及思考[J];材料导报;2013年03期

9 尹志坚;王树保;傅卫;谭兴海;陶顺衍;丁传贤;;热喷涂技术的演化与展望[J];无机材料学报;2011年03期

10 丛晓春;陈志龙;詹水芬;;露天煤场静态起尘量的实验研究[J];中国矿业大学学报;2010年06期